【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分析测量装置，特别涉及一种用于跨临界流体的比热测量装置及方法。
技术介绍
1、航空发动机技术的不断发展伴随而来的是极高的热应力与热负荷，在一定程度上制约了航空发动机的发展，因此冷却技术的研究成为发动机技术研究的关键一环。航空煤油作为一种碳氢燃料，在进入燃烧室之前可以吸收一定热负荷，因此一种有效的冷却方式为将航空煤油作为冷却介质对发动机上的热部件进行冷却，航空煤油通过换热器与热端部件进行热量交换。但是煤油带走热量的同时产生了新的问题：一方面，为了满足燃油在进入发动机燃烧室之前流量和燃油雾化的要求，航空煤油在供给系统中压力会达到一个较高的值，从而出现航空煤油工作的超临界压力环境。另一方面，航空煤油在热交换过程中会逐渐从亚临界温度上升到超临界温度，在跨临界区域航空煤油的热物性会发生改变，特别是定压比热容随着温度的升高会出现一个峰值，该峰值点所对应的温度点称为该压力条件下的拟临界温度点，在该温度点附近的狭窄温度区间内，包括定压比热容在内的热物性会发生剧烈的突变。因此其物性参数的测量在跨临界区域易造成较大误差。
2、定压比热容(cp)是换热研究重要的基本热物性之一，其表征单位质量冷却介质在温度提升1℃时吸收的热量，冷却介质的cp越大越有利于带走更多的热量，有利于提升冷却介质的换热性能。定压比热容的精确测量对于传热学等学科的理论与实验研究具有重要意义，特别是在跨临界流体的替代模型研究以及航空发动机冷却系统设计与性能评估等方面具有重要的参考作用。
3、流动型量热法具有流体的测量温度与压力范围比较宽、实验方
4、采用流动型定压比热容装置需要考虑热损失对测量的影响，在测量过程中，被测流体流经电加热的流动量热管道吸收热量并升温，同时也与周围的环境进行热量交换，伴随着一定的热量损失。因此实验测量定压比热容的难点在于准确确定量热系统上加热功率，而为了满足定压比热容在测量温度范围内随温度近似线性变化，流动量热管道的出口和入口的流体温度相差较小，一般小于10℃。在如此小的温度变化条件下，流动量热管道自身存在的散热等损失对实际加热量的确定有巨大的影响。
5、为了降低量热系统的热损，之前的研究针对量热系统进行了复杂的设计，比如将流动量热管道放置在真空腔体中，并在抽取真空的腔体中壁面附近布置降低热辐射的防护屏，或者对真空腔体本身也进行加热，保证腔体的温度与流动量热管道的壁面温度近似相等，这些措施均是通过针对实验装置的优化，在物理层面降低流动量热管上的散热损失。但相关的定压比热容测量装置和方法所采取的一些提高精度的方式与措施大大增加了测量装置的复杂性和冗余，增加了操作与处理的复杂性。
6、因此，如何通过一种简单有效的方法获得定压比热容的高精度测量值并捕捉到跨临界流体在拟临界温度点附近的定压比热容剧烈变化成为一个亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于跨临界流体的比热测量装置及方法，以降低相关定压比热容测量装置和方法的结构的复杂性、以及操作与处理的复杂性。
2、本专利技术第一方面实施例提供一种用于跨临界流体的比热测量装置，包括：燃料供给模块、加热模块、测试模块、冷凝模块、燃料收集模块和数据采集模块，其中，
3、所述燃料供给模块与所述测试模块连通，以将待测燃料供给所述测试模块；
4、所述加热模块设置在所述测试模块上，将所述测试模块加热至目标温度；
5、所述测试模块与所述冷凝模块连通，并与所述数据采集模块电性连接，以采集所述测试模块的变化数据，并根据所述变化数据计算所述待测燃料在跨临界状态下的定压比热容，计算完成后对加热后的待测燃料进行热交换，得到热交换后的待测燃料；
6、所述冷凝模块与所述燃料收集模块连通，以收集所述热交换后的待测燃料。
7、可选地，所述测试模块包括预热段管道和测试段流动量热管道，所述预热段管道与所述测试段流动量热管道连通，以利用所述预热段管道将所述测试段流动量热管道连通的入口处温度稳定在预设目标温度。
8、本专利技术第二方面实施例提供一种用于跨临界流体的比热测量方法，包括以下步骤：
9、将待测燃料供给至测试模块中，控制加热模块使所述测试模块中的测试段流动量热管道入口处稳定在第一目标温度；
10、调节所述加热模块使所述测试段流动量热管道出口处的所述第一目标温度上升并稳定在第二目标温度；
11、采集所述测试段流动量热管道的第一壁面温度、第一燃油温度和第一压力值；
12、对所述第一壁面温度、所述第一燃油温度和所述第一压力值进行处理，得到所述第一目标温度到所述第二目标温度的第一显焓变化值；
13、调节所述加热模块使所述测试段流动量热管道出口处的温度上升并稳定在第三目标温度；
14、采集所述测试段流动量热管道的第二壁面温度、第二燃油温度和第二压力值；
15、对所述第二壁面温度、所述第二燃油温度和所述第二压力值进行处理，得到所述第一目标温度到所述第三目标温度的第二显焓变化值；
16、根据所述第一显焓变化值和所述第二显焓变化值计算所述待测燃料在跨临界状态下的定压比热容；
17、利用冷凝模块对所述测试模块的待测燃料进行热交换，得到热交换后的待测燃料；
18、通过燃料收集模块收集所述热交换后的待测燃料。
19、可选地，所述第二目标温度与所述第三目标温度的温差在0-10℃之间。
20、可选地，所述根据所述第一显焓变化值和所述第二显焓变化值计算所述待测燃料在跨临界状态下的定压比热容，包括：
21、获取所述待测燃料供给至所述测试模块时的质量流量；
22、将所述第一显焓变化值和所述第二显焓变化值作差，得到显焓差值；
23、将所述第三目标温度和所述第二目标温度作差，得到温度变化值；
24、将所述显焓差值与所述质量流量和所述温度变化值作比，得到所述待测燃料在跨临界状态下的定压比热容。
25、本专利技术实施例的用于跨临界流体的比热测量装置及方法，未针对流动量热系统进行复杂的热防护处理，而是通过采用较大质量流量，提升了通道内的湍流度和加热功率，使得通道内截面的温度更加均匀，有利于降低功率计算中存在的相对误差；通过保证流动量热管入口与出口的温差在15-25℃之间，避免电源加热功率计算上出现较大的偏差，以及量热管内的径向截面上存在较大的温度不均匀性，进而影响测量精度；通过使相邻两次出口温差在10℃以内，保证在该温度范围定压比热容与温度近似线性，最终完成定压比热容的高精度测量。
26、本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于跨临界流体的比热测量装置，其特征在于，包括：燃料供给模块、加热模块、测试模块、冷凝模块、燃料收集模块和数据采集模块，其中，
2.根据权利要求1所述的用于跨临界流体的比热测量装置，其特征在于，所述测试模块包括预热段管道和测试段流动量热管道，所述预热段管道与所述测试段流动量热管道连通，以利用所述预热段管道将所述测试段流动量热管道连通的入口处温度稳定在预设目标温度。
3.一种用于跨临界流体的比热测量方法，其特征在于，采用权利要求1-2中任一项所述比热测量装置，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的用于跨临界流体的比热测量方法，其特征在于，所述第二目标温度与所述第三目标温度的温差在0-10℃之间。
5.根据权利要求3所述的用于跨临界流体的比热测量方法，其特征在于，所述根据所述第一显焓变化值和所述第二显焓变化值计算所述待测燃料在跨临界状态下的定压比热容，包括：
【技术特征摘要】
1.一种用于跨临界流体的比热测量装置，其特征在于，包括：燃料供给模块、加热模块、测试模块、冷凝模块、燃料收集模块和数据采集模块，其中，
2.根据权利要求1所述的用于跨临界流体的比热测量装置，其特征在于，所述测试模块包括预热段管道和测试段流动量热管道，所述预热段管道与所述测试段流动量热管道连通，以利用所述预热段管道将所述测试段流动量热管道连通的入口处温度稳定在预设目标温度。
3.一种用于...
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